降低CDMA/WCDMA蜂窩電話的射頻功耗

　　摘要：通過(guò)控制CDMA/WCDMA蜂窩電話射頻(RF)功率放大器(PA)的電源電壓，可以提高PA效率、減少發(fā)熱，有效延長(zhǎng)手機(jī)的通話/數(shù)據(jù)交換時(shí)間。

　　為了滿足IS95/3GPP擴(kuò)頻標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的嚴(yán)格的線性和鄰信道功率抑制比(ACPR)指標(biāo)，CDMA/WCDMA無(wú)線手機(jī)需要采用高線性度的A類(lèi)或AB類(lèi)RF功率放大器。在最大輸出功率Po = 28dBm下，這類(lèi)PA的功效(PAE)只有35%，輸出功率較低時(shí)功效更低。

　　語(yǔ)音模式下，PA并非工作在連續(xù)模式。用戶沒(méi)有通話時(shí)，手機(jī)工作時(shí)間為50%或1/8，所以，在語(yǔ)音模式下無(wú)需考慮手機(jī)發(fā)熱問(wèn)題。然而，在數(shù)據(jù)模式下，PA在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束之前始終保持連續(xù)工作狀態(tài)，較低的PA效率和連續(xù)的PA工作狀態(tài)會(huì)大量消耗電池能量，另外，所產(chǎn)生的內(nèi)部功耗也會(huì)導(dǎo)致手機(jī)過(guò)熱。

　　對(duì)于早期的WCDMA手機(jī)，為了支持高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，功率耗散成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員不得不使用較大面積改善散熱條件，增強(qiáng)空氣流通以便冷卻設(shè)備，另外還要選用更大容量(尺寸更大)的電池。如果不克服上述問(wèn)題，現(xiàn)在的手機(jī)可能依然停留在“笨重”的水平。值得慶幸的事，近幾年由于CDMA/WCDMA蜂窩電話PA功效的提高，上述問(wèn)題得到了較大改進(jìn)。

如何降低PA功耗?

　　在CDMA/WCDMA系統(tǒng)中，PA的RF輸出功率并非始終保持在最大值，為了優(yōu)化蜂窩容量(基站能夠同時(shí)處理的傳輸量)，每部手機(jī)需要控制其RF輸出功率，以便基站對(duì)于每部手機(jī)保持相同的有效接收信噪比。從大多數(shù)手機(jī)在給定區(qū)域平均輸出功率的概率分布看，CDMA/WCDMA手機(jī)在郊區(qū)的平均輸出功率為+10dBm，在市內(nèi)的平均輸出功率為+5dBm。因此，改善PA效率的目標(biāo)應(yīng)該定位于+5dBm至+10dBm，而不是最大輸出功率。

　　如圖1所示，CDMA/WCDMA功率放大器需要兩路電源電壓，VREF為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器和功放級(jí)提供偏置，VCC為驅(qū)動(dòng)器和功率放大器的集電極提供偏置。通過(guò)調(diào)節(jié)這兩個(gè)電壓可以降低PA的電源電流。